“十四五”時期民航安全新技術應用分析

□ 第五期中國民航發(fā)展政策高級研修班課題小組/文

習近平總書記強調“安全是民航業(yè)的生命線，任何時候、任何環(huán)節(jié)都不能麻痹大意”。疫情防控工作的深化和國際國內航空業(yè)的進一步變化，給新時代民航安全工作帶來了新的挑戰(zhàn)，而新技術、新概念的應用，為民航安全構建了新的保障，是防范系統(tǒng)性、隱蔽性安全風險的有力武器。2021年是中國共產黨建黨100周年，也是國家“十四五”規(guī)劃的開局之年，“十四五”期間中國民航將繼續(xù)加強創(chuàng)新引領，把航空安全作為底線，把智慧民航建設作為主線，把握新一輪科技革命機遇，創(chuàng)新構建“十四五”智慧民航安全生態(tài)。

新技術對我國“十三五”民航安全發(fā)展發(fā)揮了重要作用

“十三五”時期，一大批新技術不斷涌現，并在民航領域廣泛應用，對實現民航持續(xù)安全發(fā)揮了舉足輕重的作用。民航技術保障水平顯著提升，技術與安全的融合更加深入，新技術對民航安全的戰(zhàn)略支撐作用更加凸顯。

（一）確保了航空公司持續(xù)安全運行

各主要航空公司陸續(xù)推進了數字化轉型戰(zhàn)略，在運行保障、維修管理、風險防控等領域引入新設備、新系統(tǒng)，有效完善了安全治理邏輯、治理方式和治理手段，全面強化了風險管控能力。

助力構建智慧運行保障體系。航空公司積極實施數字化轉型戰(zhàn)略，成功構建了全鏈條智慧運行保障體系，綜合使用各項新技術提升了飛行精度，優(yōu)化了運行保障模式，飛機具備了更強的空地協調能力。如HUD的應用保障了低能見度情況下飛機安全起降。

提升數字化維修安全管理能力。國內主要航空公司自主研發(fā)基于空地數據一體化的飛機健康管理平臺，部分實現了飛機和發(fā)動機的預測性維修；積極開發(fā)使用電子工卡、飛機隨機設備檢查等技術，通過提升數字化維修水平，減少人因差錯的發(fā)生。

促進建設創(chuàng)新型風險防控體系。基于大數據、移動互聯、地空數據鏈通信應用的運行風險管控系統(tǒng)，在國內主要航空公司得到推廣，進一步提升了風險動態(tài)評估與管控能力，完成風險防控由事件驅動型向數據驅動型的轉變。

（二）筑牢了空管安全底線

空管系統(tǒng)積極應對民航安全運行和高質量發(fā)展的要求，不斷完善技術保障能力，加快推進新技術應用。

加快技術保障能力建設，夯實安全運行基礎。以空管局“三中心”、ADS-B（廣播式自動相關監(jiān)視）、北京大興機場空管工程為代表的一大批空管重特大工程穩(wěn)步推進并取得重要成果?？展茏詣踊到y(tǒng)等關鍵設施設備主備配置和移動應急系統(tǒng)建設逐步完善，實現了空管基礎網絡運行和監(jiān)視安全網絡覆蓋的跨越式發(fā)展。

加快新技術應用推廣，增強安全運行效能。全面推進基于飛行數據交換的管制電子移交協議，實現航班快速電子屏幕移交；在首都、浦東、虹橋等機場實施進場管理，提升機場運行效能和容量水平；在浦東、深圳等機場開展點融合技術應用，多措并舉促終端區(qū)航班運行效率不斷提升。

創(chuàng)新智慧技術應用，提升安全運行水平。全國樞紐型機場廣泛應用空管數字化放行系統(tǒng)；出臺技術標準大力推進塔臺管制自動化系統(tǒng)暨集成塔臺的技術應用，通過數據融合處理及集成聯動提升機場場面運行安全、效率和容量。

（三）夯實了機場安全根基

智慧機場是推進“四型機場”建設的關鍵支撐和實施路徑，反映了新時代民航機場高質量發(fā)展的特征要求。智慧安全、安保新系統(tǒng)先后部署，智慧安全新產品不斷涌現，智慧監(jiān)管平臺陸續(xù)運行，充分發(fā)揮了技術對平安機場的支撐和引領作用。

以智慧為支撐，提升機場安全運行保障能力。北京大興機場建設中獲得技術專利103項，構建了成熟、穩(wěn)定、靈活和可擴展的信息系統(tǒng)技術架構，建立了統(tǒng)一安全運行管理平臺，實現了有層次、有縱深的主動安全防控。我國自主研發(fā)的EMAS（機場跑道端特性材料攔阻系統(tǒng)）已被國際民航組織加入《機場設計手冊》，目前已在多個機場應用。

以智慧為路徑，提高機場空防安全水平。上海浦東機場開展圍界廣域全景偵測項目，初步實現了圍界安防從被動防御向主動偵測的方向性轉變；深圳機場利用AI視頻分析技術對飛行區(qū)機坪內作業(yè)人員、車輛等7個作業(yè)規(guī)范進行檢測，進一步規(guī)范了飛行區(qū)作業(yè)效果。

以智慧為助力，提高機場處突應對能力。北京大興機場率先啟用III B類 ILS運行、HUD 75米起飛，并實現了A-SMGCS(高級地面活動引導與控制系統(tǒng) ) IV級運行驗證。為提升疫情防控效果，各機場逐步引進智能高效新技術、新應用，筑起疫情防控堅實防線：大興機場的運行信息數據平臺、白云機場的“云朵”智能機器人、深圳機場的“智能安檢通道”等智能舉措發(fā)揮了巨大作用。

（四）豐富了安全監(jiān)管手段

建成了以大數據為驅動、以風險管理為核心、以安全績效為標準的行業(yè)安全執(zhí)法監(jiān)管平臺。通過技術創(chuàng)新和應用，實現了在監(jiān)管力量和監(jiān)察員隊伍人數保持穩(wěn)定的情況下，持續(xù)提升民航安全監(jiān)督管理效能的目標。

先進技術推動民航監(jiān)管工作的規(guī)范化實施。推行民航領域“互聯網＋監(jiān)管”模式，上線民航行業(yè)監(jiān)管執(zhí)法信息系統(tǒng)（SES），實現了從年度監(jiān)管計劃編制、執(zhí)行到閉環(huán)整改的全鏈條監(jiān)管。飛行標準監(jiān)督管理系統(tǒng)二期、機場安全監(jiān)管平臺、航空安全信息系統(tǒng)等項目升級改造，進一步提升了監(jiān)管效率。

先進技術推動民航監(jiān)管效能的持續(xù)提升。通過新建的民航運行大數據系統(tǒng)，整合分散在不同單位/主體的信息資源，完成突發(fā)航空器事件處置態(tài)勢監(jiān)控系統(tǒng)等信息系統(tǒng)，加強了運行信息統(tǒng)一集中管控，提升信息數據綜合分析能力，為一系列重要改革的順利實施提供了安全平穩(wěn)的運行環(huán)境。

綜上所述，新技術的應用對實現“十三五”民航安全做出了突出貢獻。截至2020年底，我國已有運輸航空公司64家，在冊運輸飛機3903架，境內運輸機場（不含港澳臺地區(qū)）241個，行業(yè)單位規(guī)模、機隊數量均有較大幅度增長。在此背景下，運輸航空已持續(xù)安全飛行“120+4”個月，8943萬飛行小時，連續(xù)實現了18年的空防安全，民航安全運行水平居世界前列（見圖1），其中2020年安全風險水平為近五年最低（見圖2）。我國民航在面對嚴峻復雜的內外部形勢和風險挑戰(zhàn)之下，牢牢守住了安全底線，刷新了安全記錄。

圖1：我國民航運輸航空百萬小時重大事故率（十年滾動值）與世界及美國民航對比

圖2：2016～2020年運輸航空安全風險指數與趨勢指數分析對比

圖3：新技術與民航運行、空管、機場和監(jiān)管技術的集成融合

新技術是促進“十四五”民航安全發(fā)展的不竭動力

“十四五”時期，我國民航運輸規(guī)模將持續(xù)快速增長，預計2025年航班起降架次將達1500萬；航空公司新機型、多機型、大機隊的運行管理難度持續(xù)增加；新建運輸機場數量持續(xù)增多（預計新增29個），同時還將迎來大機場改擴建高潮。因此，空管系統(tǒng)保障壓力和管控難度將持續(xù)增大，行業(yè)安全監(jiān)管復雜程度也將持續(xù)增大。面對愈加復雜的民航安全形勢，處理好新冠肺炎疫情等不確定性事件帶來的各種挑戰(zhàn)，確保民航絕對安全，需要搶抓新一輪科技革命和產業(yè)變革機遇，應用好大數據、人工智能、移動互聯網、云計算、物聯網、區(qū)塊鏈等現代化新技術（見圖3），完成從數字化到智能化再到智慧化的跨越，構建起安全智慧的行業(yè)運行和監(jiān)管生態(tài)。

（一）安全信息更可靠

大數據、區(qū)塊鏈等技術可對海量數據進行準確采集、分布式存儲、加密傳輸、高速計算與智能分析。將上述新技術與民航安全管理相結合，構建以海量數據為支撐的民航安全運行體系，對提升民航運行安全品質、增加行業(yè)安全管理裕度、強化安全結果可信度起到積極作用。

在航空運行方面。通過應用大數據與區(qū)塊鏈技術，加強局方對人為原因導致的訓練數據缺失、篡改等方面的監(jiān)管。利用大數據、云計算技術，建立航班安保評估精準派遣統(tǒng)一指揮平臺，對旅客風險、安保人員能力、機場安保狀況、特殊敏感時期風險等因素實施綜合研判，對每個航班進行實時動態(tài)空防風險評估。

在機場運行方面。利用物聯網+云計算、云分析實現“事前感知、事中處置和事后取證”的智慧機場周界報警功能。大幅提高周界報警的安全級別，做到一處預警、多處聯動、即時回應。

在空域管理方面。針對低空監(jiān)視需求，將ADS-B與北斗技術相結合，通過開展北斗定位+短報文通信+大數據分析的方式，推進低空監(jiān)視解決方案相關測試及驗證，提升責任空域內的監(jiān)視可靠性。

（二）安全協同更高效

通過大數據、云計算、5G等新技術提升資源匯聚、數據收集、存儲管理、分析挖掘、安全保障、按需服務等能力，有效監(jiān)測運行風險，促進運行提質增效，促進民航安全運行向信息化、系統(tǒng)化和服務標準化發(fā)展，實現民航安全協同化的運行與管理，讓民航安全運行更加高效。

一是空地協同。機載衛(wèi)星寬帶網絡建設和應用，使空地信息溝通向語音+視頻+動畫轉變，應急決策向集體決策型轉變?？盏販贤ǜ咝В档蜋C組判斷失誤、決策不及時等風險。

二是空管協同。進一步應用好天空地一體化通信導航監(jiān)視技術，與空管自動化系統(tǒng)和全國流量管理系統(tǒng)全面融合，精準掌握飛行意圖，提升流量預測精細化水平。

三是監(jiān)管協同。以大數據、云計算為依托，整合監(jiān)管、運行等各個層面的數據，打造信息分析、數據存儲、協同應用平臺，實現各專業(yè)、各司局監(jiān)管數據的有效融合和共享，為行業(yè)提供監(jiān)管大數據統(tǒng)計與安全趨勢分析，實現安全態(tài)勢預判及風險預警。

（三）安全狀態(tài)更可視

基于5G、虛擬現實技術（VR）、增強現實技術（AR）可視化的研究，對安全運行中的各個環(huán)節(jié)進行可視化監(jiān)控，主要應用于運行過程仿真重現、運行品質監(jiān)控、情景模擬訓練等工作，采取可視化的方式進行主動安全管理，提高安全管理過程中的風險識別、隱患控制、聯動處突能力。

一是使維修、培訓更可視。將5G+AR+圖像識別技術應用于遠程維修技術支持和大項工作準備，改善維修支援工作的模式和實操培訓的效果。探索利用VR技術對航空安全員進行實戰(zhàn)模擬訓練，開發(fā)適用于航空安全員實戰(zhàn)模擬訓練的課程，實施空中機組與地面指揮人員聯合處置機上突發(fā)事件的實戰(zhàn)模擬訓練。

二是使機場監(jiān)控更可視。在機場安全運行管理中，充分利用5G多接入邊緣計算（MEC）能力，通過5G車載視頻設備，融合5G+4K巡邏車實時畫面回傳，將圍界巡邏高清實時畫面同步傳輸至監(jiān)控中心，可實現巡邏畫面實時監(jiān)控和快速回查，提升異常事件處置效率。

對于小學階段的學生來說，兒童哲學繪本可以給他們帶來啟迪，學生也喜愛繪本。因此，教師也要重視起學生繪本的閱讀，將繪本作為學生課外閱讀的最主要內容，激發(fā)學生對于課外閱讀的興趣，使學生積極主動地進行閱讀，養(yǎng)成良好的閱讀習慣，從而促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

三是遠程監(jiān)管更可視。5G+AR技術與安全監(jiān)察工作相結合，使監(jiān)察員身臨其境地開展各類監(jiān)察工作，實時采集監(jiān)管數據，獲取檢查單信息。在重要的一線工作場所安裝專用高清攝像頭或依授權接入企業(yè)自有的監(jiān)控系統(tǒng)，滿足局方遠程監(jiān)管可視化的要求，對公司運行情況予以實時監(jiān)控。

（四）安全保障更便捷

將物聯網、無人機、5G等技術應用于行李編寫系統(tǒng)、航材便捷清點等領域。進一步提高航空安全保障的便捷水平，豐富智慧民航建設的內涵，使航空器維修、機場運行及安全監(jiān)管等工作邁上新臺階。

在航空器維修工作中：推進航空公司和維修企業(yè)使用無人機開展飛機檢查，可有效減少檢測機體結構損傷所需的時間和漏檢概率，提升維修工作的便捷性，消除高空作業(yè)技術人員的人身安全隱患。

在機場安全運行中：借助5G+RFID技術實施旅客行李及貨物實時追蹤，減少錯運導致的載重平衡風險；構建基于萬物互聯的機場數據中心平臺，研制專用的大數據交互鏈路，實現數據采集、交換、比對、處理、服務、應用的全周期建設，建立統(tǒng)一、靈活、高效、便捷的機場數據中心，打造機場協同決策系統(tǒng)。

在行業(yè)監(jiān)管工作中：借助移動執(zhí)法終端，通過5G專網、物聯網等技術采集監(jiān)管數據，進行自動分類存儲和檢索。結合監(jiān)管數據，對監(jiān)察員進行能力畫像，識別監(jiān)察員的能力短板與擅長領域，開展精準、差異化的培訓和監(jiān)察工作分工，持續(xù)提升監(jiān)察員能力并保證監(jiān)察效果。

（五）安全運行更智慧

加快人工智能、大數據、機器學習等新技術在行業(yè)安全發(fā)展中統(tǒng)籌性、系統(tǒng)性地應用，全面提升民航安全保障能力、管控能力和應急處置能力，使安全運行更智慧。

一是助力打造智慧航空公司。加強數字化建設的統(tǒng)籌協調，基于移動互聯、ADS-B數據、衛(wèi)星寬帶數據鏈、ACARS數據鏈，通過大數據和人工智能技術推廣全球航班運行態(tài)勢智慧感知監(jiān)控平臺，實現全球航班數據與運行態(tài)勢感知、航班運行風險的提前預判和風險控制，最終實現全民航航班運行風險智慧防控。

三是助力實現智慧監(jiān)管。借助系統(tǒng)管理思維和安全管理理念，與信用評價制度相結合，在監(jiān)管服務平臺中將各類行政檢查數據、單位自查數據、安全隱患數據等數據有機整合，通過數字化技術匯總，借助人工智能技術進行多維度的數據分析和挖掘，對不同單位的風險等級進行分級分類，對監(jiān)察工作進行科學優(yōu)化，推動監(jiān)察方式從大而全向精準化、科學化、差異化發(fā)展，實現對監(jiān)管事項與監(jiān)管頻次的動態(tài)管理。

構建新時代智慧民航安全生態(tài)的對策建議

2021年6月8日，民航局與科技部共同簽署了《中國新一代智慧民航自主創(chuàng)新聯合行動計劃綱要》，為堅持民航高質量發(fā)展理念，強化以科技為支撐引領，落實“十四五”民航安全提供了行動指南?？茖W技術為筑牢民航安全根基發(fā)揮著不可或缺的作用，為鼓勵新技術在民航領域內的研發(fā)、驗證、應用、集成、推廣，建立“產、學、研、用”一體化的民航安全創(chuàng)新科技生態(tài)圈（見圖4），建議加強做好五個方面的工作：

（一）加強頂層設計，發(fā)揮組織引導作用

圖4：一體化航空安全創(chuàng)新科技生態(tài)圈

加強組織機制建設，完善民航局與地方政府、行業(yè)主體合作機制，在智慧民航安全生態(tài)領域成立專項工作組，定期開展智慧民航安全生態(tài)專題工作溝通，形成智慧民航安全生態(tài)建設路線圖。健全規(guī)章標準機制，打通新技術、新動能參與智慧民航建設的渠道，制定并明確參與標準，使更多主體、更多技術參與智慧民航安全生態(tài)建設。加強與傳統(tǒng)技術銜接，按備份系統(tǒng)—輔助系統(tǒng)—主系統(tǒng)的實施路徑，加快新技術引進步伐。充分利用疫情期間航班運輸量大幅降低、部分領域安全保障任務減少的窗口期，有針對性鼓勵新技術多試多用。

（二）加強理論研究和創(chuàng)新，營造行業(yè)安全有利環(huán)境

加強對安全管理理論的研究和創(chuàng)新，提升航空安全科學技術水平，系統(tǒng)地提升安全生產裕度。堅持總體國家安全觀，強調以系統(tǒng)性安全思維為統(tǒng)領，準確把握民航安全新變化新特點新趨勢。既要重視人為原因等傳統(tǒng)運行安全，又要重視無人機干擾等非傳統(tǒng)安全；既重視行業(yè)運行的自身安全，又重視產業(yè)鏈前后端的共同安全，確保更高的安全水平和更長的安全記錄。實施安全管理系統(tǒng)工程，進行全要素安全風險閉環(huán)管理。扎實推進SMS安全管理體系建設，健全行業(yè)安全績效指標體系，實現安全管理由事件驅動向數字化管理驅動轉變。

（三）加強技術成果轉化，推動行業(yè)安全管理創(chuàng)新

完善新安全技術應用的統(tǒng)一標準，進一步規(guī)范行業(yè)安全領域中不同類別的技術標準，為未來科技成果轉化提供良好環(huán)境。圍繞挖掘出的優(yōu)質技術，通過創(chuàng)投基金孵化項目，構建完整的投后孵化體系。建立科學的評估機制與完善的風險投資機制，用好財政金融手段，引導相關主體投資參與新技術新產品的研發(fā)。完善科研人員保障體系，提高科研人員對資源的利用效率以及對勞動成果的獲得感，保障科研人員的知識產權，提高科研人員在科技成果轉化中的主體地位。

（四）加強體系建設，提升行業(yè)安全管理水平

以高質量應用為導向，建立開放、共享的民航科技成果交流機制，搭建民航新技術新產品應用成果共享交流平臺。優(yōu)化安全投入環(huán)境，充分用好科技攻關和技術創(chuàng)新模范帶動效應，推動行業(yè)主體大力開展安全技術研發(fā)和創(chuàng)新。支持國產安全技術，建立新技術試點決策免責、應用容錯機制。優(yōu)先使用國產新技術，加大民航聯合基金資助力度，培育民航安全科技創(chuàng)新企業(yè)，建立國產技術創(chuàng)新體系和應用體系。

（五）加強人才培養(yǎng)，建設科技人才梯隊

建立健全科技人才的培養(yǎng)機制，大力培養(yǎng)造就一批具有全球視野和適應民航高質量發(fā)展的高端科技人才隊伍，建設應用型和研發(fā)型“雙專家智庫”。加大對科技人才培養(yǎng)的政策和資金支持力度，優(yōu)化科技人才結構，加強在飛行等民航安全重點領域科技人才的培養(yǎng)。建立與科研院所、國內知名高校的人才培養(yǎng)與交流機制，培養(yǎng)一批世界一流的科技創(chuàng)新隊伍，建立行業(yè)專業(yè)化的科技人才梯隊。加強高端人才引進，對涉及航空安全戰(zhàn)略性的科學問題開展研究，利用高端科技人才集中力量進行技術開發(fā)和攻關，培育各領域復合型高端科學技術人才。

總之，把握新一輪科技革命機遇，構建智慧民航安全新生態(tài)，需要行業(yè)各方廣泛參與，統(tǒng)籌兼顧。始終堅持智慧民航建設的主線，牢牢把握航空安全的底線，加快新技術應用，加強自主創(chuàng)新研發(fā)，以新技術推進民航高質量發(fā)展，更好更快地推進民航強國建設進程。（課題組成員：劉晨、郝偉、包立超、艾文冬、李焱鑫、謝城輝、楊帆、卜炳乾、薛文宗、曹蘇蘇、朱劍、甄文靜）